一种重金属离子矿化柱、重金属离子矿化净水器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种重金属离子矿化柱、重金属离子矿化净水器，重金属离子矿化净水器共由三部分构成，净化水部分、反冲洗部分、监控部分，净化水部分主体由滤料柱、阴离子交换柱、金属离子超强矿化柱和水质软化柱组成，并由管道相连接，最后得到纯净水供人饮用；反冲洗部分则利用反冲洗剂通过滤柱将材料洗涤，冲洗后的废水直接流入下水道；监控部分由重金属离子浓度监控装置和相应的电磁阀控制，并能够将信息实时反馈至相关联的手机APP上。该净水器将净水和自动化控制有机结合，可高效、低成本地应用于水质净化；且利用该装置处理原水过程简单、操作方便，同时能在线对净水器进行监测和操控，成本较低，满足市场需求。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属离子矿化柱、重金属离子矿化净水器
本技术属于水处理
，特别是涉及一种重金属离子矿化柱、重金属离子矿化净水器。
技术介绍
目前中国居民摄入的饮用水基本来自自来水厂的净化水，目前，我国自来水厂99％以上仍是采用常规的处理方法，即混凝-沉淀-过滤-加氯消毒净化工艺，并在水中保持一定的余氯将水送至用户，这种净化工艺主要是去除悬浮物、胶体和细菌，而其去除溶解性有机物的效率是极低的，并且加氯消毒虽然杀灭了水中的细菌，但液氯一旦与水中的有机物结合，将产生大量的有机卤化物(三卤甲烷，THMS)，并占饮用水中合成有机物的绝大部分，不仅原水中的有机致突变物不能去除，反而会成倍增加。而同时，在自来水出厂后到客户家中的这一段运输过程。由于输水管网等设备的老化，管道内难免会对自来水造成一定的污。比如，水在流经未经涂衬的金属管道、配件、水箱的过程中，由于pH值、溶解氧等作用，会对管道内壁造成较严重的腐蚀，产生大量的金属锈蚀物，造成水体中金属离子的超标。同时，水管内防锈漆的附着力极差，一般3～6个月就脱落；而且防锈漆的主要成分是二氧化铅，易造成水体中铅金属含量超标。此外，城市小区的二次供水系统由于常年老化，没有及时清理等问题，容易造成微生物污染、重金属污染和有机物的污染。中国疾病预防控制中心监督数据显示，全国3671份二次供水水质的合格率仅为80.8％，常规主要超标中除微生物和余氯外，普遍出现铁等重金属离子、浑浊度、肉眼可见物的超标情况。由于生活用水包括饮用水和烹调用水等只占城市供水的0.5％-2％，因此自来水厂若将全部水都处理到高质量的水则成本过高。因此，十几年来作为提供优质饮用水的净水器，在国内外均得到了很大的发展，净水器既能解决自来水的二次污染又没有瓶装水的成本高又可以替代桶装水，是家庭健康用水的首选。根据水质和需求的不同，目前可选择的市售主流家用净水器产品主要有粗滤、超滤净水机、RO反渗透净水机等几种。它们是一般为多级滤芯净水器，是按照产品核心滤芯的材料来进行区分的。滤芯的材质主要有PP纤维棉、活性炭、美国KDF(一种铜锌合金)、离子交换树脂、UF超滤膜、RO反渗透膜等。PP棉滤芯采用无毒无味的聚丙烯为原料，具有流量大、耐腐蚀、耐高压、低成本等特点，可去除水中泥沙，铁锈，水藻等大颗粒物质。活性炭滤芯能够吸附固体杂质、余氯、挥发性有机物、异味和部分重金属等。KDF是一种高纯度的铜锌合金，能够去除水中的部分重金属与酸根离子，提高水的活化程度。离子交换树常被用作软水滤芯，它可以去除原水中的钙、镁等阳离子，改善水的口感，解决硬水软化问题，并减少金属离子在人体的沉淀，降低人体结石的几率。超滤膜是由一束中空纤维制成的滤芯，其孔径一般为10～100nm，可除去水中的铁锈、泥沙、细菌、病毒等，且出水量大，不耗电，不产生废水，适用于家庭中央分质净水器。纳滤膜孔径更小，可达1～2nm，但必须通过高压泵加压才能正常工作，且价格昂贵。反渗透膜的孔径可达0.1nm，因此几乎可以除去水中的所有杂质，得到纯净水。重金属离子对人体毒害性大，离子直径小，一直以来是净水过程中的难点。重金属离子直径多在1nm以下。从目前的技术来看，适用于去除重金属的家用净水器有以下几种技术，一是活性炭吸附，二是KDF(铜锌合金)的电化学反应，三是RO反渗透膜的滤除。但活性炭吸附重金属离子的能力有限，且与其质量有很大关系，仅适用于粗滤过程；KDF电化学反应会导致处理后的水铜锌离子超标，在日本已经被明令禁止用于饮用水的水处理领域。除具有吸附作用的活性炭和电化学氧化还原及催化作用的KDF外，基于过滤和膜分离的净化技术的滤芯，其孔径大小决定了处理能力。只有过滤精度小于以上重金属离子直径，才可以有效去除水中的重金属污染。RO反渗透膜孔径可达到0.1nm，因此几乎成为净水器行业安全有效地处理重金属离子的唯一选择。但RO反渗透净水器也同样存在不可掩饰的缺点，一是价格昂贵，目前RO反渗透净水器的市售价格普遍在几千元，属于中高端产品；二是RO反渗透膜寿命较短，易堵塞，现在企业设计的RO膜使用寿命为3～5年，但是在实际应用上的期限只有1～2年，且反渗透膜滤芯容易堵塞，从而引发故障率高、水质不稳定、噪音大等一系列问题；三是出水量小，废水量大，同时电耗相对较高，目前反渗透净水器的废水比约1:3，即制一杯纯水至少产生3杯以上废水，水的利用率低，造成资源浪费。因此，如何研发一种价格较低、绿色环保、吸附性能优良的复合材料，对于解决国内外净水器领域的问题有重要意义；同时，一种低成本的净水器能解决普通家庭对净化水的生活需求，具有广阔的市场前景。
技术实现思路
本技术针对市售家用净水器产品在重金属离子污染净化方面存在的成本高、效率低、资源浪费等问题，在研发绿色环保、吸附性能优良的复合材料，并以此为核心科技的基础上，旨在开发一套完整的家用净水器，形成智能家用净水器终端产品。该净水器将净水和自动化控制有机结合，可高效、低成本地应用于水质净化；且利用该装置处理原水过程简单、操作方便，同时能在线对净水器进行监测和操控。为了实现上述技术目的，本技术提供了如下几种实施方式：一种用于净水器的重金属离子矿化柱，所述重金属离子矿化柱腔体内在进口和出口之间填充满重金属吸附材料，所述重金属吸附材料由非晶体羟基氧化铁纳米颗粒负载在多孔硅胶球表面构成，所述多孔硅胶球的直径为150～250μm，所述非晶体羟基氧化铁纳米颗粒的粒径为10～50nm，多孔硅胶球与非晶体羟基氧化铁纳米颗粒的比例以多孔硅胶球中的硅与非晶体羟基氧化铁纳米颗粒中的铁的摩尔质量比为10～20:1计量。本技术的重金属吸附材料中吸附砷、铜、铅、锌、铬等重金属的活性材料为非晶体羟基氧化铁纳米颗粒，相对于一般的羟基氧化铁材料，非晶体羟基氧化铁纳米颗粒具有不定形晶体结构，对水溶液中的砷、铜、铅、锌、铬等重金属表现出更高的吸附活性，且非晶体羟基氧化铁纳米颗粒及多孔硅胶球对水的亲和性好，有利于其在水中的分散。而多孔硅胶球作为载体材料，其具有多孔结构和比表面大的特点，可以将非晶体羟基氧化铁纳米颗粒充分分散稳定负载在多孔硅胶球表面，不但能够使非晶体羟基氧化铁纳米颗粒暴露更多的吸附活性位点，而且可以利用多孔硅胶球对水中砷、铜、铅、锌、铬等重金属的物理吸附作用来实现水中砷、铜、铅、锌、铬等重金属在非晶体羟基氧化铁纳米颗粒活性物质附近的富集，对水溶液中砷、铜、铅、锌、铬等重金属的吸附起到辅助作用，从而可以实现水溶液中砷、铜、铅、锌、铬等重金属的深度脱除。且多孔硅胶球安全无毒，可以用于饮用水的脱砷、铜、铅、锌、铬等重金属，不会造成二次污染。非晶体羟基氧化铁纳米颗粒负载在多孔硅胶球表面后，形成微米级颗粒材料，有利于回收或者用于装载固定柱。利用上述重金属离子矿化柱，本技术还包括一种重金属离子矿化净水器，包括净化水系统，所述净化水系统包括从进水管进口到净水管出口依次串联的多层滤料柱、阴离子交换柱、重金属离子矿化柱和水质软化柱。利用重金属离子矿化柱，本技术的重金属离子矿化净水器能够有效实现水质中重金属的净化，净水器装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属离子矿化净水器，其特征在于：包括重金属离子矿化柱和净化水系统，所述重金属离子矿化柱腔体内在进水口和出水口之间填充有重金属吸附材料，所述净化水系统包括从进水管进口到净水管出口依次串联的多层滤料柱、阴离子交换柱、重金属离子矿化柱和水质软化柱。/n

【技术特征摘要】
1.一种重金属离子矿化净水器，其特征在于：包括重金属离子矿化柱和净化水系统，所述重金属离子矿化柱腔体内在进水口和出水口之间填充有重金属吸附材料，所述净化水系统包括从进水管进口到净水管出口依次串联的多层滤料柱、阴离子交换柱、重金属离子矿化柱和水质软化柱。


2.根据权利要求1所述的重金属离子矿化净水器，其特征在于：所述进水管上设有进水电磁阀。


3.根据权利要求2所述的重金属离子矿化净水器，其特征在于：还包括反冲洗系统，所述反冲洗系统通过管路分别与多层滤料柱、阴离子交换柱、重金属离子矿化柱和水质软化柱连通进行反冲洗。


4.根据权利要求3所述的重金属离子矿化净水器，其特征在于：所述反冲洗系统包括试剂A管和试剂B管，所述多层滤料柱、阴离子交换柱、重金属离子矿化柱和水质软化柱上分别设有反冲洗进管和反冲洗出管，所述试剂B管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，杨越，王丽，岳彤，江锋，吕斐，肖遥，石通杉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43